Princípios Básicos em cinéticas de morte e projetos
de processos de esterilização
Autor: Dr. Ulrich Kaiser, gke GmbH
Sumário:
1.
1.1.
1.2.
1.3.
1.4.
1.4.1.
1.4.2.
2.
2.1.
3.
3.1.
3.2.
4.
4.1.
4.2.
5.
5.1.
5.2.
6.
6.1.
6.2.
6.3.
6.4.
7.
Cinéticas de morte no processo de esterilização
Definição de reações cinéticas primárias
Fator de inativação
Fator de redução decimal (valor “D”)
Determinação experimental do valor “D”
Método “MPN” (número mais provável)
Determinação usando a curva de sobrevivência
Definição do nível de garantia da esterilidade
Definição de um produto estéril de acordo com a Norma Europeia EN 556-1
Importância da temperatura nos processos de esterilização
Equação de Arrhenius
Definição do valor de ajuste
Valor equivalente de esterilização (valor “F(T,z)“)
Definição do valor “F0“
Outros valores “F(T,z)“
Definição dos processos de esterilização
Definição dos processos com base nos valores de carga microbiana
Definição dos processos com valores de carga microbiana
Requerimentos e seleção de indicadores biológicos para validação e monitoramento habitual
Seleção de estirpes
Resistência de indicadores biológicos
Seleção de indicadores biológicos para monitoramento rotineiro
Posicionamento de indicadores biológicos
Glossário de símbolos utilizados no texto
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1. Cinética de morte no processo de esterilização
As leis matemáticas para a inativação de microrganismos são bastante similares na maior
parte dos processos de esterilização se as
condições físicas e/ou químicas permanecerem constantes durante o procedimento de
esterilização. Mesmo se as condições de
esterilização forem constantes, a resistência
de lotes muito similares pode ser diferente
dependendo do crescimento vegetativo e das
condições de esporulação. Mesmo esporos
de resistências idênticas, com o mesmo número de referência (ex.: G. Stearothermophilus
ATCC 7953), pode apresentar diferenças e
variar até 10 fatores.
Considerando usar micro-organismos e processos de esterilização idênticos, a velocidade
de morte depende somente da quantidade
existente de micro-organismos vivos, medida
de acordo com as unidades formadoras de
colônias (CFU). A equação de cinética de morte tem se provado válida para os processos de
esterilização de peróxido de hidrogênio, calor
seco, vapor, formaldeído e óxido de etileno.
1100000
Se a equação 1 é integrada e o logaritmo natural é trocado pelo logaritmo décimal a nova
reação de cinéticas constante K é definida:
lg
t
N0
NF
IF
k
N0
 k t
NF
(2)
= Tempo de esterilização [min]
= Número de micro-organismos ao começar o processo [CFU]
= Número de micro-organismos após o
processo de esterilização [CFU]
= Fator de inativação [número]
= Constante de reação de cinéticas [min-1]
(válido para o logaritmo década)
1.2 Fator de inativação
1000000
colony forming units [CFU/part]
A reação de velocidade [dN/dt] é sempre proporcional à quantidade existente de microorganismos vivos no processo. A constante
proporcional k’ é chamada de constante de
reação de cinéticas. k’ descreve o tempo de
processo de esterilização. A constante depende da temperatura nos processos térmicos, e
depende da concentração de gás nos processos químicos.
900000
800000
700000
600000
500000
400000
110 °C
300000
121 °C
134 °C
200000
100000
0
0
2
4
6
8
10
12
14
16
time [min]
Diagrama 1: Curva de sobrevivência na esterilização a vapor sobre diferentes temperaturas.
1.1 Definição da reação de cinéticas de
primeira ordem
A velocidade de morte nos processos de esterilização é descrita pela equação 1 que descreve a redução da quantidade de microorganismos “N” em relação ao tempo “t” e é
chamada reação de velocidade.
dN
 k 'N = Reação de Velocidade (1)
dt
t=
tempo de esterilização [min]
N=
População nominal em um dispositivo
médico [CFU]
k’ =
Reação de cinéticas constantes usando o logaritmo natural [min-1]
No diagrama 1 as unidades formadoras de
colônia [CFU] são traçadas em uma escala
linear mostrando curvas esponenciais. Se o
mesmo diagrama é traçado em meia escala de
logaritmo, as curvas se tornam uma linha reta
para o mesmo tipo de micro-organismos se os
processos de esterilização a vapor, óxido de
etileno, calor seco e VBTF são usados Se a
linha não é reta, a população deve conter micro-organismos com características similares,
mas com resistências diferente. Os processos
de esterilização com peróxido de hidrogênio
não formam uma linha reta por causa dos seus
complexos processos químicos.
Equação 2 pode ser modificada para:
lg N0  lg NF  k  t  IF
(3)
O termo Fator de Inativação (IF) descreve a
eficácia dos processos de esterilização. Se um
processo de esterilização começa com106
[CFU] e termina com 102 [CFU], existe uma
redução da população de potência 4 ou tem
um fator de inativação IF = 4.
1.3 Fator de redução decimal (Valor D)
O fator de redução decimal, conhecido como
valor D, representa a resistência característica
de um micro-organismo individual para um
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processo de esterilização definido. O valor D
determina por quanto tempo um microorganismo deve ser submetido a um processo
de esterilização para reduzir a população inicial para 90% da carga microbiana inicial. O
valor D nos processos de esterilização a vapor
de peróxido de hidrogênio, óxido de etileno,
formaldeído e calor seco é expresso em uma
escala de tempo [min.]. Se um processo de
esterilização com radiação é usado, é expresso na dose de radiação [em Mrad]. O valor D
deve ser determinado experimentalmente traçando o logaritmo da população que ainda
permanece no processo de esterilização contraposto ao tempo, a inclinação recíproca da
linha reta é a definição do valor D. O valor D é
válido somente para um processo de esterilização definido e para um micro-organismo
definido. Em um processo de esterilização a
vapor o valor D contém o índice da temperatura de esterilização. O certificado de um indicador biológico deve sempre especificar sobre
quais condições o valor D é testado. O valor D
é bastante dependente da temperatura como
mostrado no diagrama 2.
DT 
DT
k
1
k
(4)
= Fator de redução decimal [min] ou
[Mrad] na temperatura testada [t]
= Reação de cinéticas constantes de logaritmo decimal [min-1]
t
IF
= Tempo de esterilização [min]
= Fator de inativação [Número]
(nível de redução decimal)
O coeficiente do tempo de esterilização dividido pelo valor D fornece também o fator de
inativação equivalente ao número do nível de
redução decimal.
Um tempo do valor D equivalente reduz a população para 90% ou um nível de redução
decimal.
Se o valor D é conhecido, é possível calcular o
tempo de esterilização para reduzir a população para uma quantidade definida de níveis de
redução decimal independente da população
inicial.
Se o número da população inicial é alterado, a
população final irá mudar proporcionalmente,
se o mesmo processo de esterilização é usado. O mesmo para população inicial, também
conhecida como carga microbiana, determina
o resultado do número final de microorganismos NF. Para saber o tempo necessário de esterilização, a equação 5 pode ser
mudada:
t  (lg N0  lg N F )  DT  IF  DT
(6)
1.4 Determinação experimental da resistência (DT) de um indicador biológico
A resistência (valor D) deve ser determinada
com dois métodos de acordo com EN ISO
11138-1 (ver anexo C e D) ou com determinação da janela de morte de sobreviventes (ver
anexo E do padrão).
1.4.1
Diagrama 2: Definição do valor D em diferentes temperaturas
Se a equação 4 é colocada sobre a equação
3, o resultado é:
lg N0  lg NF 
t
 IF
DT
(5)
N0 = carga microbiana inicial [CFU]
NF = número de micro-organismos depois da
esterilização
[CFU]
DT = Fator de redução decimal [min] ou [Mrad]
(Valor DT)
Determinação do valor D usando o
método MPN (número mais provável)
Indicadores biológicos com uma população
definida são colocados em diversos processos
de esterilização a vapor com tempos de esterilização modificados onde todas as outras variantes do processo permanecem constantes
exceto o tempo. Para cada tempo de esterilização um mínimo de 20 indicadores biológicos
são necessários. Depois da esterilização os
indicadores biológicos são checados para
crescimento. Um mínimo de 7 tempos de esterilização diferentes são testados.
a) Tempo de esterilização mínimo 1 onde
todos os indicadores biológicos estão
crescendo
b) Tempo de esterilização mínimo 4 onde
pelo menos alguns indicadores biológicos estão crescendo
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c) Tempo de esterilização mínimo 2 onde
não é detectado crescimento de indicadores biológicos
deve ser calculado usando a seguinte equação:
  t6 
Serão calculados usando a equação abaixo:
Tempo
de
esterilização
Número
ensaios
[ti]
t1
t2
t3
t4
t5
t6
t7
[ni]
n1
n2
n3
n4
n5
n6
n7
de
Número de
ensaios sem
crescimento
[ri]
r1 = 0
r2
r3
r4
r5
r6
r7
d d i 6
  ri [min]
2 n i 1
(12)
O valor D médio será calculado usando a seguinte equação:
D

0,2507  lg N0
[min]
(13)
onde N0 é a população inicial CFU/teste.
Determinação do valor D usando a curva de
sobrevivência
t1 é o menor tempo de esterilização onde todos BIs devem crescer. Os tempos de esterilização t1 – t7 estão aumentando os tempos de
esterilização usando o resultado de t6 e t7 não
devem mostrar Bis vivas.
Usando esses dados os fatores x e y são calculados para os tempos de esterilização t1 – t7.
xi 
t i  t( i 1)
2
(7)
yi 
r( i 1) ri

n( i 1) ni
(8)
Para t1 onde todos os exemplos mostram
crescimento r1 = 0. Neste caso yi é determinado por:
yi 
r( i 1)
n( i 1)
(9)
Usando os valores calculados de xi e yi o tempo de esterilização µi deve ser calculado:
i  xi  y i
[min]
(10)
O tempo médio de esterilização  o qual não
mostra crescimento, deve ser calculado resumindo todos µi:
No mínimo quatro amostras teste devem ser
usadas para cada exposição em cada determinação. O mesmo número de réplicas devem
ser usadas para cada exposição.
Um mínimo de dois testes consecutivos devem
ocorrer. Para cada teste um mínimo de 4 indicadores biológicos devem ser utilizados. Depois da esterilização a população do indicador
biológico é determinada usando o método
indicado pelo fabricante. O logaritmo da população remanescente de micro-organismos é
representada graficamente contra o tempo de
esterilização. A inclinação recíproca fornece o
valor D em minutos.
1.4.2
i 6
   i
Indicadores biológicos devem ser esterilizados
com diferentes tempos de esterilização onde
todas as variáveis do processo tem que permanecer constantes exceto o tempo. 5 tempos
de esterilização diferentes devem ser utilizados:
a) Uma exposição em que a amostra não
é submetida a esterilização (ex.: tempo de exposição 0)
b) Pelo menos uma exposição em que a
população em boas condições é reduzida para 0,01% dos inóculos originais
(redução 4 log10 )
c) Um mínimo de três exposições cobrindo os intervalos entre a exposição a) e
a exposição b) acima.
[min]
(11)
i 0
Se o intervalo d entre os tempos de esterilização é constante, e o mesmo número de teste
para cada tempo de esterilização é utilizado, o
valor médio para não haver crescimento 
Janela de sobrevivência/morte
A janela de sobrevivência/morte é definida
com a sobrevivência garantida de uma indicador biológico. Um indicador biológico deve
conter no mínimo 100 micro-organismos, se
ele passou por um processo de esterilização
com a população inicial N0 para o seguinte
tempo de esterilização:
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Tempo de sobrevivência = (log N0 - 2) x D [min]
A morte garantida de um indicador biológico
ocorre depois do seguinte tempo de esterilização a 121ºC:
Tempo de morte = (log N0 + 4) x D [min]
Este tempo de esterilização determina um
nível garantido de esterilidade de SAL = 10-4
(cada 10.000 - 1 micro-organismo deve permanecer vivo).
Number of micro-biological
Survivors [CFU/part]
― Bio-Burden = Various germs with different population
10000000
and resistance
1000000
― Biological indicators (BI) = Germs with defined
population and resistance
100000
107
106
105
104
10000
103
1000
100
102
10
101
100
1
Survival –
Kill-Window
0,1
10-1
Sterility Assurance
Level (SAL)
0,01
0,001
10-3
0,0001
10-4
0,00001
10-5
0,000001
0
2
4
Dxx-Value
6
8
10
12
14
16
FBio-Value
18
20
FO-Value
22
24
26
28
-6
30 10 = SAL
(according EN 556)
Time [min]
Diagrama 3: Definição de: carga microbiana,
SAL, indicador biológico, valor FBio, valor F0
2. Definição do nível de garantia de esterilidade (SAL)
O número de micro-organismos diminui durante o primeiro processo de esterilização a cada
unidade do tempo do valor D a uma potência
de 10 ou 90% do valor anterior. Depois que o
número de micro-organismos chega a 1 CFU
com cada tempo de esterilização do valor D a
população é reduzida para outra potência de
10 atingindo 0,1 CFU. Valores abaixo de 1 não
determinam o número de micro-organismos
vivos em uma parte, mas determinam a probabilidade de quantas partes ainda terem micro-organismos vivos. Se 10 partes, as quais
contém 1 micro-organismo cada, são esterilizadas para outra unidade de tempo do valor D,
novamente 90% dos micro-organismos são
inativados. Portanto, o valor 0,1 CFU expressa
que 9 de cada 10 partes se tornaram estéreis
e que uma parte ainda não está estéril. O valor
0,01 ou 10-2 significa portanto que de cada 100
partes, 99 partes estão estéreis e que uma
parte não está estéril. Valores de população <
1 não determinam o número de microorganismos, mas o nível de garantia de esterilidade. Esta é a razão entre os produtos não
estéreis e estéreis em um processo.
2.1 Definição de um produto estéril de
acordo com o padrão Europeu EN 556-1
A definição clássica de esterilidade determina
que os micro-organismos não viáveis estejam
dentro do produto estéril. As leis iniciais de
cinéticas de morte porém, demonstram que o
nível SAL talvez reduza por quanto mais tempo o processo ocorra, mas o SAL nunca irá
atingir o zero. Isto significa que a probabilidade
de esterilidade deve aumentar quanto mais
tempo a esterilização ocorrer, mas a esterilização absoluta não será alcançada. Uma vez
que a esterilização absoluta não pode ser
atingida, produtos são talvez rotulados como
estéreis de acordo com o padrão EN 556-1 se
o SAL ≤ 10-6 é atingido no produto final da
esterilização. Para preenchimento de líquidos
na parte 2 do EN 556 um SAL ≤ 10-3 é aceitável desde que o processo de produção não
possa atingir resultados melhores. Se um nível
de garantia de esterilidade ≤ 10-6 é atingido,
esses produtos de acordo com EN 556-1 devem ser rotulados como estéreis na Europa.
Em outros países fora da Europa o nível aceitável de SAL é diferente dependendo da aplicação e dos regulamentos locais. A prova
biológica direta para tais valores não podem
ser alcançadas por testes experimentais, mas
está disponível na extrapolação da reta da
equação de cinéticas de morte.
3. Influência da temperatura nos processos de esterilização
3.1 Equação de Arrhenius
Como descrito na parte 1, constante k’ e k e
também o valor D são dependentes da temperatura. Esta dependência é descrita pela
equação de Arrhenius:
 Ea
k  k0  e RT
R
K]
T
k
k0
Ea
(14)
= Constante de gás geral [8,314 J/mol
= Temperatura [K]
= cinéticas de reação constante do
logaritmo decimal [min-1]
= Constante de cinéticas de reação
definem um processo de esterilização
[min-1]
= Energia de ativação dos processos
[J/mol]
A constante k0 depende somente do tipo do
processo de esterilização, é independente da
temperatura e deve ser experimentalmente
ativada. A energia de ativação Ea é a quantidade de energia para começar a reação de
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morte. Usando a equação de Arrhenius a mudança experimental do valor D versus a temperatura deve ser derivada. Esta dependência
é expressa pelo valor z (ver diagrama 4).
3.2 Definição do valor z (coeficiente de
temperatura do valor D)
O valor z descreve a dependência da velocidade de morte de microrganismos com a mudança de temperatura. Matematicamente o
valor z é a diferença de temperatura necessária para mudar o valor D por um fator de 10
deixando todas as outras condições de esterilização constantes. Se valores D são alcançados em diferentes temperaturas e são colocados em meio logaritmo da escala do valor D
em relação a temperatura, uma linha reta se
forma onde a inclinação recíproca determina o
valor z, ver diagrama 4.
D-value [min]
experim…
lência (F(T, z) usando o índice de temperatura e
o valor z do processo de esterilização. Este
valor F determina o tempo de esterilização em
uma temperatura constante. O valor F expresa
a potência de esterilização de um determinado
processo de esterilização e normalmente é
expressada em minutos a uma determinada
temperatura. O fator de inativação sozinho não
é válido para a potência da esterilização, uma
vez que micro-organismos com baixa resistência morrem mais rápido do que microorganismos com alta resistência ou valores D.
Como mostrado acima, o tempo de esterilização a uma dada temperatura deve ser calculado se a carga microbiana inicial (N0) é conhecida para atingir um SAL final definido. Na
realidade, um esterilizador está aquecendo por
um período até a temperatura nominal de platô
de, por exemplo, 121ºC ser alcançada. Durante a fase de aquecimento entre 100 e 121ºC
micro-organismos já são mortos, apesar que
em velocidade menor.
Esta inativação deve ser adicionada à fase de
platô da esterilização. Uma vez o valor z seja
conhecido, os tempos adicionais de esterilização fora da fase de platô devem ser recalculados. A somatória de todos os tempos integrais
devem ser considerados no tempo de esterilização total a 121°C e é uma definição do
tempo equivalente.
z-value
O valor F é um tempo de esterilização em uma
temperatura definida, em esterilização de radiação é definido por uma dose de radiação.
Temperature [°C]
FT ,z  (lg N0  lg NF )  DT  IF  DT (16)
Diagrama 4: Determinação do valor z
Se o valor z é conhecido, valores D em determinadas temperaturas devem ser convertidos
para o valor D com outra temperatura.
1
lg DT 1  lg DT 2

z
T1  T2
(15)
4. Valor de equivalência da esterilização
(valor F(T,z))
Se referindo a equação 6, o tempo de esterilização pode ser atingido multiplicando a redução decimal e o fator de inativação. Uma vez
que o valor D é válido somente para uma temperatura, o tempo de esterilização em diferentes temperaturas durante o tempo seguinte
deve ser ajustado para uma temperatura definida. Este tempo de esterilização a uma temperatura é definido como o tempo de equiva-
Diagrama 6: ilustração do valor F
4.1 Definição do valor F0
O valor F0 é definido em uma temperatura de
121°C e o valor z a 10°C e é usado em indústrias como uma referência para processos de
esterilização.
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4.2 Outros valores F(T,z)
Outros valores F devem ser definidos com
outras temperaturas e valores z. No sistema
métrico o valor Fc é definido a 120°C e o
z = 10°C.
5.
Planejamento de processos de esterilização
Antes de ocorrer a validação de um processo
de esterilização, as condições iniciais da esterilização devem ser conhecidas (tipo de esterilização, bens a serem esterilizados, empacotamento, etc). Produtos hidro e termo estáveis
devem ser esterilizados em processos de esterilização a vapor. Produtos sensíveis à temperatura são esterilizados em processos de esterilização de baixa temperatura como EO, radiação, ou com formaldeído. Após definir o processo de esterilização, os parâmetros do processo devem ser definidos para que o valor
SAL ≤ 10-6 seja atingido no final. Se a carga
microbiana inicial incluindo outras condições
iniciais constantes as quais estão disponíveis
em novos produtos industrialmente esterilizados, os valores F0 podem ser determinados
usando a carga microbiana inicial e o valor
SAL o qual deve ser alcançado. Se condições
iniciais constantes não podem ser garantidas
como em unidades de saúde, um processo
chamando overkill é utilizado.
Para cuidar dos bens esterilizados e para minimizar os tempos de esterilização, o tempo e
a temperatura de esterilização devem ser
adaptados somente para os valores de morte
necessários. Para alcançar este objetivo, não
somente os parâmetros do processo precisam
ser calculados, mas também é necessário que
todos os parâmetros do processo sejam mantidos constantes durante a esterilização
5.1 Planejamento do processo com valores
da carga microbiana inicial conhecidos
Se a carga microbiana dos produtos a serem
esterilizados é conhecida (tipos, população e
resistência de todos os micro-organismos, os
micro-organismos mais resistentes incluindo
os valores z devem ser determinados. Se estas informações estão disponíveis, os parâmetros de esterilização devem ser calculados
como demonstrado no seguinte exemplo:
Condições iniciais para os exercícios 1-4:
Número inicial de micro-organismos:
N0 = 103 CFU
SAL esperado: NF = 10-6 CFU = SAL = 10-6
Valor D121 = 1,5 min
Valor z = 10°C
Exercício 1:
Calcule o fator de inativação necessário:
IF= lg N0 – lg NF
IF = lg 103 – lg 10-6 = 3 – (-6)=9
O fator de inativação tem um valor de redução
decimal de 9 passos para alcançar o nível de
garantia de esterilidade SAL = 10-6.
Exercício 2:
Qual tempo de esterilização a 121°C é necessário:
F 0 = (lg N 0 – lg N F) • D T
F 0 = (3+6) • 1,5 min = 13,5 min
O tempo equivalente de esterilização necessário a 121°C é 13,5 min.
Exercício 3:
Sabendo que os bens de esterilização não são
estáveis a 121°C uma temperatura de esterilização de 110°C deve ser utilizada. Quanto
tempo é o deve ser o tempo de esterilização
F110°C, z = 10 K?
1. Cálculo do valor D a 110°C utilizando a
equação 16:
lg DT 1  lg DT 2
1

z
T1  T2
z  (lg DT 2  lg DT 1 )  T1  T2
lg DT 2  lg DT 1 
(T1  T2 )
z
lg D110C  lg D121C 
11 C
z
lg D110C  lg 1,5  1,1  1,276
D110C  101,276  18,8
[min]
2. Cálculo do tempo de esterilização utilizando
a equação 6:
F 110°C,10 = (lg N 0 – lg NF ) • D T
F 110°C,10 = (3+6) • 18,8 min = 170 min
O tempo de esterilização a 110°C é 2 h, 50
minutos.
Exercício 4:
Qual temperatura deve ser utilizada para que o
tempo de esterilização não seja maior que 3
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minutos? A temperatura deve estar acima de
121°C.
121
15
15
1. Determinando o valor D:
134
3
> 60
t
DT 
lg N 0  lg N F
DT 
3 min
 0,33 min
3 6
2. Determinando a temperatura de esterilização
lg DT1  lg DT2
1

z
T1  T2
T1  z  (lg DT2  lg DT1 )  T2
T1  10C  (lg 1,5  lg 0,33 )  121 C
T1  127,56C
Para um tempo de esterilização de 3 minutos
temperatura de 127,6°C é necessária. No diagrama 6 todas os 3 processos estão representados.
A razão para bem mais altos valores de F0 a
134°C é porque os tempos de equilíbrio da
temperatura foram adicionados. Curtos tempos
de esterilização abaixo de 1 minuto correm o
risco de que a temperatura não seja alcançada
em todos os locais com a carga. Portanto, um
tempo mais longo de esterilização é utilizado
como exigido para o F0.
Comparando os mesmos valores F0 a 121°C
com 15 min estaria a 134°C só em 0,75 min
usando um valor z de 10°C. O tempo de 0,75
min está em 134°C somente. Além disso, todos os outros tempos tem que ser adicionados
para atingir 134°C. Não é certeza absoluta se
o tempo de esterilização é alcançado n câmara ou se é alcançado em todas as superfícies
dos bens a serem esterilizados porque os
gases não condensáveis (NCG) podem dificultar o aquecimento homogêneo dos bens. Se
tempos de esterilização extremamente curtos
são utilizados este potencial problema pode
acontecer. Portanto, o tempo de esterilização
a 134°C deve ser estendido para uma margem
segura.
6. Requerimentos e seleção de indicadores biológicos para validação e monitoramento habitual
Diagrama 7: Ilustração dos exemplos
5.2 Planejamento de processos com carga
microbiana inicial desconhecida ou mutável (processos de overkill)
Se as condições iniciais como em áreas de
saúde são desconhecidas por causa de mudanças nas configurações de carga e nas
cargas orgânicas, o processo deve ser desenvolvido utilizando condições do pior caso. Para
estas condições valores mínimos F0 são descritos na Europeia Pharmakopoeia (EP) e na
US Pharmakopoeia (USP). Para processos de
esterilização a vapor dois tempos de esterilização e duas temperaturas são dadas, porém
tendo dois valores F0:
Temperatura
[°C]
Tempo
[min]
ValorF0
[min]
Se há diferentes condições de esterilização
paramétricas, como mudança na qualidade do
vapor, uma validação utilizando condições
paramétricas é impossível. Neste caso, apenas a inoculação direta com suspensão de
indicador biológico nos casos de piores condições pode ocorrer. Em processos de baixa
temperatura os indicadores biológicos são
utilizados exclusivamente para validação.
6.1 Seleção de lotes
Dependendo do processo de esterilização
micro-organismos não patogênicos são selecionados tendo uma resistência mais alta em
relação a micro-organismos patogênicos. O
padrão internacional EN ISO 11138 recomenda micro-organismos individuais para diferentes processos de esterilização. Preferencialmente a geração de esporos de microorganismos com populações definidas são
produzidas. Elas mantém a população por
diversos anos. Somente indicadores biológicos
com certificado devem ser utilizados mantendo
o micro-organismo, o valor D, o fabricante e a
data de validade e são fabricados de acordo
com o padrão acima. O certificado também
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deve indicar de qual coleta a estirpe está vindo.
Como:
DSM
Pumilus
27142
Radiação ɣ e β
6.2 Resistência de indicadores biológicos
A resistência total de um indicador biológico
depende da população e da resistência de
cada micro-organismo individualmente. A resistência de cada micro-organismo individual é
definida pelo valor da redução decimal o qual
é o tempo necessário para reduzir a população
de um indicador biológico para um décimo da
população original. A resistência total de um
indicador biológico é expressa pelo valor FBIO:
FBIO = Valor D121°C x log (população)
Este fato pode ser demonstrado pelos dois
exemplos na tabela abaixo.
Exemplo
1
2
População
[CFU/unit]
106
105
Valor D121
[min]
1,5
2
Valor FBio
[min]
9
10
Como indicado acima, o valor D de uma dada
estripe nunca é constante e depende do crescimento e das condições do processo. Portanto, para cada lote do indicador biológico certificados devem ser associados ao produto indicando a população, a resistência individual, e
a resistência total de um indicador biológico.
6.3 Seleção de indicadores biológicos para
monitoramento de rotina
Para monitoramento de rotina os indicadores
biológicos devem ser selecionados de acordo
com os requerimento dos padrões internacionais e deve ser adotado o valor F0 do processo de esterilização. Para monitorar o processo
F0 = FBio + 4 • D121
FBio = F0 – 4 • D121
O teste de esterilidade de acordo com EN 556
com indicador biológico não é diretamente
possível uma vez que não é possível fazer
testes com um milhão de indicadores biológicos. Para verificar se o SAL ≤ 10-6 foi alcançado, o valor FBio do indicador biológico deve
estar acima da carga da biocarga (ver diagrama 8).
1,0E+04
CFU of the
biological
indicator
1,0E+03
colony forming units [CFU/part]
= Deutsche Sammlung für
Mikroorganismen (Coleta alemã de
microrganismos)
ATCC = Tipo americano de coleta de cultura
NCTC = Coleção Nacional do tipo de cultura
(Londres)
A tabela a seguir lista as estripes mais populares para diferentes processos de esterilização:
ATCC Processo de esteriNome
No.:
lização
Oxido etileno, calor
Atrophaeus
9372
seco
Stearothervapor,
formaldeído,
mophilus
7953
H2O2
overkill em processos de esterilização a vapor
o valor FBio deve ser selecionado para que o
valor SAL do indicador biológico no final do
processo de esterilização 10-4. Portanto, o
valor FBio pode ser calculado:
1,0E+02
1,0E+01
bioburden of the
insterile product
1,0E+00
F=2x5=10
(90% kill rate)
F=2x6=12
(99% kill rate)
1,0E-01
1,0E-02
F=2x7=14
(99,9 % kill rate)
1,0E-03
1,0E-04
1,0E-05
"Sterile product"
1,0E-06
0
2
4
6
8
10
time [min]
12
14
16
Diagrama 8: Seleção de indicadores biológicos
6.4 Posicionamento de indicadores biológicos
Indicadores biológicos devem estar localizados
fora dos pacotes. Nos padrões de indicadores
biológicos não há recomendações dadas de
onde posicionar os indicadores biológicos
dentro de uma carga de esterilização. Indicadores biológicos tem que estar sempre localizados no pior caso de localização de acordo
com o padrão de validação, por exemplo para
processos de esterilização a vapor EN ISO
17665-1, os quais devem estar dentro do pacote com bens sólidos ou dentro de instrumentos com aberturas ocas e/ou fendas. Se as
fitas do indicador biológico não podem ser
colocadas em dispositivos ocos ou fendas,
inoculação direta com suspensões de indicadores biológicos têm de ser feitas ou eles tem
que ser colocados dentro de dispositivos de
desafio do processo (PCDs).
Os pequenos efeitos de carga e os gases não
condensáveis dentro da câmara de esterilização tem que estar descritos. Gases não condensáveis (NCG) misturados com vapor dentro
da câmara de esterilização são transferidos
em um único pacote criando perigosas quantidades de NCG dentro.
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7. Glossário de símbolos usados ao longo do texto
Símbolo
CFU
Descrição da unidade
Número de microorganismos
Unidade
Abreviação
Descrição da aplicação
Unidade
formadora
de colônia
número
Quantidade de micro-organismos em
um indicador biológico
DT
Fator de redução decimal
(valor D) a uma temperatura
T
Tempo ou
dose
[min]
E0
Energia de ativação da reação
Energia da
reação
[J/mol]
F(T,z)
Tempo de equivalência de
um processo de esterilização
tempo
[min]
F0
Tempo de equivalência de
um processo de esterilização
em condições padrão (ex.
vapor 121°C)
tempo
[min]
IF
k
k’
k0
Fator de inativação
Constante da cinética da
reação do logaritmo decimal
Constante da cinética da
reação do logaritmo natural
Fator de dependência da
temperatura da constante da
cinética da reação
Descreve a resistência de um indicador biológico, descreve o tempo necessário para matar 90% da carga
microbiana inicial ou reduz a população por uma década
Energia da reação para começar a
reação química
Correlação de todos os tempos de
esterilização em diferentes temperaturas para uma dada temperatura de
referência, expressa a força da esterilização, dado como tempo a uma
temperatura definida
Para processos de esterilização a
vapor a 121°C e um valor conjunto de
10°C, expressa a força da esterilização
Redução da população durante um
processo de esterilização, expresso
pelo número de redução (log de diferença de população)
quantidade
N
1/tempo
[min-1]
1/tempo
[min-1]
1/tempo
[min-1]
Específico para processos de esterilização individuais
Utilizado se o logaritmo decimal é
usado
Utilizado de o logaritmo natural é
usado
N
População nominal em um
dispositivo médico
Número de
microorganismos
[CFU/par
t]
Número de micro-organismos em um
instrumento
NF
Número de microorganismos em um MD depois de um ciclo de esterilização
Número de
microorganismos
[CFU/par
t]
Número de micro-organismos em um
dispositivo médico depois de passar
por um processo com tempo de esterilização F
N0
Carga microbiana inicial em
um dispositivo médico
Número de
microorganismos
[CFU/par
t]
Carga microbiana de MD antes da
esterilização
Valor constante
[J/mol K]
= 8,314 [J/mol K]
tempo
[min]
temperatura
[°C]
PCD
R
SAL
Dispositivo de desafio do
processo
Constante de gás geral
Nível de garantia de esterilidade
t
Tempo de esterilização
z
Coeficiente de temperatura
Tempo decorrido durante a esterilização
Descreve a modificação do valor D
dependendo da temperatura
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